栾树对湘潭锰尾矿土不同处理方式下植被修复盆栽实验

锰矿废弃地植被修复可促进矿区生态环境的改善和经济的可持续发展,植被修复方法和技术措施对锰矿废弃地的修复至关重要,混合基质中尾泥和尾渣的配置比例与配置方式也是提高植物存活率的关键技术措施.本研究采用栾树进行锰矿废弃物(尾泥和尾渣)盆栽试验,探讨不同混合比例处理方式下锰尾矿废弃物的特性以及栾树对重金属锰的植物修复效果.结果表明:(1)锰矿尾泥呈酸性,尾渣呈碱性,尾渣中全Mn和有效Mn含量高于尾泥,二者混合基质的p H值和全Mn含量则随着尾渣含量所占比例的增加而升高,但有效Mn含量则逐渐降低.(2)不同比例的尾泥和尾渣混合基质可以有效改善土壤的物理性质,提高栾树的存活率和改善植物的生长状况;随尾泥含量的增加,栾树总生物量增多,生产力提高,当V(尾渣)∶V(尾泥)=3∶1时的栾树生产力与对照土壤中的栾树生产力相当.(3)从栾树各器官的Mn富集量、生物富集系数和转移系数来看,栾树不属于Mn超富集植物,但作为Mn的低积累植物,属于Mn的耐性树种,具有较强的适应性,可用于锰矿废弃地的植物稳定修复.     

模拟三峡库区消落带优势植物根系低分子量有机酸对土壤中铅的解吸动力学

三峡库区消落带落干期时会生长大量植被,其根系分泌的低分子量有机酸会对消落带土壤中重金属的活化带来一定影响,为此,本研究通过水培法以及利用去离子水直接浸提其根际土测出三峡库区优势植物狗牙根和稗草根系分泌的低分子量有机酸种类和含量,并模拟优势植物所分泌的单一有机酸和混合有机酸分别对消落带土壤中的铅(Pb)进行解吸,探究其对消落带土壤中铅的解吸动力学.结果表明,狗牙根根系分泌的低分子量有机酸种类和含量均大于稗草,其中柠檬酸、丙二酸、乙酸、苹果酸是两种植株根系均分泌的有机酸,且乙酸含量最高,分别为0.765 mmol·kg-1、0.261 mmol·kg-1,而在狗牙根和稗草根际土中均检测到柠檬酸、丙二酸、乙酸;选取柠檬酸、丙二酸、乙酸对消落带土壤中铅进行解吸时,发现当有机酸浓度≤1 mmol·L~(-1)时,有机酸解吸量由高到低为:丙二酸柠檬酸乙酸;而当有机酸浓度1 mmol·L~(-1)时,有机酸解吸量由高到低为:柠檬酸丙二酸乙酸,且低分子量有机酸在土壤中含量低时,抑制土壤对Pb的解吸;含量高时,促进土壤对Pb的解吸.在解吸过程中,0~240 min为快反应阶段,240 min后为慢反应阶段,准二级动力学方程拟合效果最好.     

施用污泥堆肥品对土壤和植物总汞及甲基汞的影响

采用田间试验,分别施加两种不同的污泥堆肥品(含生物质炭和不含生物质炭),研究污泥堆肥土地利用过程土壤及植物总汞和甲基汞变化情况、迁移转化特征和植物富集能力.结果表明,施加污泥堆肥品会引起土壤总汞和甲基汞含量升高,但总汞含量低于国家土壤环境质量二级标准.生物质炭堆肥品可能促进土壤汞的甲基化,但不同处理土壤甲基汞/总汞(Me Hg/THg)比值较低.植物成熟后不同处理植物总汞含量明显低于幼苗期,而甲基汞含量均高于幼苗期.施加两种堆肥品对植物富集总汞没有明显差异,但对甲基汞富集影响显著.施加生物质炭堆肥品的土壤甲基汞含量明显高于施加无生物质炭堆肥品的土壤,而植物甲基汞含量则相反.生物质炭的加入可能有利于土壤甲基汞形成,但不利于甲基汞的迁移,抑制植物对土壤甲基汞的富集.植物对甲基汞的富集能力较强(富集系数为1.24~14.63),需关注长期施肥带来的土壤环境汞生态风险.     

温度对微好氧消化处理高含固厌氧消化污泥的影响

采用微好氧消化对高含固厌氧消化污泥进行后处理,考察了在常温、中温及高温条件下反应器的运行性能以及污泥植物毒性的改善。结果表明:在污泥停留时间为8 d,供气量为2.4 L/min的微氧条件下,高含固厌氧消化污泥VS进一步降解,比耗氧速率降低,挥发性脂肪酸及氨氮等小分子物质浓度显著降低,污泥趋于更加稳定的状态。随着处理温度的提高,污泥VS、比耗氧速率和总氨氮呈逐渐下降趋势。种子发芽实验表明:经微好氧消化处理后,污泥对向日葵、矢车菊、牵牛花等种子发芽的抑制作用均逐渐下降,说明微好氧消化有利于改善高含固厌氧消化污泥的植物毒性。而且随着处理温度的增加,处理后污泥的植物毒性呈增加趋势,这可能与挥发性脂肪酸含量的增加有重要关系。总体看来,与常温和高温条件相比,中温微好氧消化是改善高含固厌氧消化污泥土地利用性能更为可行的工艺。     

微曝气强化生态浮床去除水中Cu~(2+)效果研究

构建一种改进型微曝气强化生态浮床污水静态模拟实验平台,利用该平台研究了3种水生植物黄菖蒲、西伯利亚鸢尾和水竹对水中Cu~(2+)的去除能力及富集特征;同时探究了不同曝气量下,黄菖蒲微曝气生态浮床对水中Cu~(2+)的去除效果。结果表明:在实验条件下,3种水生植物对水中Cu~(2+)的去除能力依次为黄菖蒲>西伯利亚鸢尾>水竹;当曝气量为7.5 L/min时,黄菖蒲微曝气生态浮床对水中Cu~(2+)的去除效果最好;3种植物的不同部位对重金属Cu~(2+)的吸收富集能力均表现为根部最强。     

钢铁厂旧址自然恢复过程中植物类型研究

调查了广州钢铁厂搬迁3 a后旧址上的植被自然恢复情况,统计了群落中的植物种类组成、生活型组成和各种植物的重要值,分析了植物群落的多样性指数和均匀度指数,比较了植物的重金属耐受性。结果发现,在调查的6个样方中,共有26种植物,分属于14科,其中菊科和禾本科植物数量最多,没有发现豆科植物。植物生活型组成以一二年生和多年生草本植物为主,共21种,占80.77%,极少灌木和乔木,表明群落处于次生演替的初级阶段。群落中的植物重要值差异较小,以蜈蚣草(Pteris vittata)的重要值最大,为32.10;其次是少花龙葵(Solanum americanum)、苎麻(Boehmeria nivea)、蟛蜞菊(Sphagneticola calendulacea),它们的重要值也大于20;其余14种植物重要值小于10。群落中优势种不明显,表明群落的组成较复杂。群落内植物覆盖度平均仅27.16%,物种多样性指数为0.93,均匀度指数为0.89。群落内植物数量多而个体矮小,导致群落的多样性指数与均匀度指数较高而覆盖度较低,表明植物种子萌发受到重金属胁迫较小,而植物生长受重金属胁迫较大。群落中超富集植物仅有蜈蚣草、少花龙葵和蟛蜞菊3种,有8种植物对重金属具有一定耐受性。对于钢铁厂旧址的生态恢复,可利用具有生态修复功能的植物构建符合景观需要的乔-灌-草相结合的生态-经济型植物群落。     

空气中甲醛的植物吸收、传输作用及生理响应

以小麦、蒲公英、车前草、绿豆和空心菜幼苗为研究对象采用营养液水培方式利用玻璃密封箱进行甲醛的植物叶面吸收实验,探讨了5种植物对空气中甲醛的吸收、传输作用、净化能力及其生理响应。研究结果表明(1)5种植物均能吸收空气中甲醛,净化能力依次为小麦蒲公英车前草绿豆空心菜,实验条件下小麦苗的净化效率可达(371.39±17.59)mg/(h·kg FW);(2)车前草、绿豆和蒲公英能够将空气中的甲醛传输至根际溶液中,4 h内3种植物的传输效率分别为(63.08±10.7)、(57.14±9.10)和(197.90±19.12)μg/(h·kg FW)。但小麦和空心菜对空气中甲醛的传输能力较弱,根际溶液中未检测出甲醛;(3)甲醛胁迫对5种植物叶的POD酶活性变化影响不同,但暴露24 h后植物叶中POD酶活性均不低于空白,表现出较高的甲醛耐受性。     

重金属污染土壤的植物修复研究进展

土壤中的重金属污染一直是国际难题。植物修复,利用绿色植物吸附、去除土壤中的重金属或使其无害化。与传统环境修复技术相比,植物修复技术具有治理成本的低廉性,环境美学的兼容性,治理过程的原位性。本文主要对土壤重金属污染植物修复的研究现状与作用机理进行综述。     

分段进水对改良A2/O-BAF双污泥系统反硝化除磷脱氮的影响

采用改良A²/O-BAF双污泥系统处理低C/N比生活污水,为提高碳源利用率,研究了两段进水（预缺氧段和缺氧段）对反硝化除磷脱氮的影响,同时根据COD的物料衡算公式,分析评价了不同进水比下,碳源的利用情况.结果表明当分段进水比为7：3时,平均进水COD、NH₄⁺-N、TN、TP浓度分别为174.99、58.19、59.10、5.15 mg·L^-1,出水COD、NH₄⁺-N、TN、TP浓度分别为29.48、4.07、14.10、0.44 mg·L^-1,去除率分别为82.12%、92.76%、75.45%、91.20%;系统中反硝化聚磷菌占聚磷菌的比例（DPAOs/PAOs）为98.81%,此时系统反硝化除磷脱氮最佳,同时碳源的有效利用率达85.77%,平衡百分比为92.33%.通过优化分段进水,碳源被有效利用,提高了同步脱氮除磷效率,为改良A²/O-BAF双污泥系统处理低C/N比污水提供理论依据.     

植物微生物燃料电池修复Cr(Ⅵ)污染湿地土壤及机理研究

本研究通过引入沼生植物香蒲构建植物微生物燃料电池系统(P-MFC)修复Cr(VI)污染湿地土壤,考察了植物、不同初始Cr(VI)浓度对系统产电及去除效率的影响.结果显示,香蒲种植能显著提高P-MFC运行性能,系统最大功率密度与Cr(VI)去除率分别提高至23.83 mW·m~(-2)、33.01%,随着Cr(VI)暴露浓度的升高,系统运行性能降低.利用P-MFC修复Cr(VI)污染土壤过程中,电化学还原作用是Cr(VI)去除的主要机制,近90%的Cr(VI)通过电化学还原去除,系统中0.3%～1.86%的Cr(VI)被香蒲吸收富集,3.5%～9.5%的Cr(VI)被微生物与还原性有机物直接还原.通过高通量测序技术分析发现,香蒲种植与低浓度Cr(VI)暴露下阳极微生物群落多样性较大,优势门类Proteobacteria相对丰度最高为63.9%,较未种植香蒲与高浓度Cr(VI)暴露条件下提高了3.4%～19.0%,电化学活性微生物Geobacter相对丰度最高为12.4%,较未种植香蒲与高浓度Cr(VI)暴露条件下提高了4.4%～6.8%.系统中对Cr(VI)具有较强耐受性与还原能力的Acinetobacter、Bacillus占有较大比例,且相对丰度随暴露浓度升高而增大,最高分别为19.0%、14.4%,进一步说明微生物群落在Cr(VI)去除上发挥了一定作用.上述结果表明,P-MFC在去除湿地土壤Cr(VI)污染方面具有良好的潜力.